학문
전자레인지에 금속 용기를 넣으면 왜 스파크가 튀나요?
전자레인지로 음식을 데울 때 은박지나 금속 그릇을 넣으면 불꽃이 튀면서 위험하다는 경고를 많이 봅니다. 도자기나 유리 용기와 달리 금속 재질이 마이크로파를 만났을 때 어떤 반사나 전자 이동 원리로 인해 스파크가 발생하는지 알고 싶습니다.
6개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.
전자레인지의 마이크로파가 금속에 닿으면 금속 내부의 자유전자가 움직이면서 표면에 전류가 유도되고, 대부분의 전파가 반사되게 됩니다.
특히 은박지의 구겨진 부분이나 포크 끝처럼 뾰족한 곳에서는 전하가 집중되어 매우 강한 전기장이 만들어질 수 있습니다. 이 전기장이 주변 공기를 이온화 할 정도고 강해지면 공기를 통해 전류가 순간적으로 흐르면서 스파크나 아크가 발생하게 됩니다.
도자기나 유리는 자유전자가 거의 없어 이런 전하 집중과 방전이 쉽게 일어나지 않는다는 차이가 있습니다. 다만 모든 금속이 반드시 스파크를 만드는 것은 아니고, 일부 전자레인지에는 제조사가 설계한 금속 선박이나 전용 용기가 사용되기도 합니다.
일반 금속 그릇이나 은박지는 임의로 사용하지 말고 전자레인지 사용 가능 표시가 있는 용기만 사용하는 것이 아무래도 안전합니다.
안녕하세요. 설효훈 전문가입니다. 전자레인지에서 금속이 위험한 이유는 마이크로파가 금속에 닿았을 때 전자들이 자유롭게 움직이기 때문입니다.
전자레인지의 마이크로파가 금속에 도달하면 금속 내부의 자유전자가 전자기장의 변화에 따라 움직이면서 표면에 전류가 만들어집니다. 이 전류 때문에 마이크로파의 에너지가 금속 내부로 깊게 들어가기보다는 대부분 반사됩니다. 반면 도자기나 유리는 자유전자가 쉽게 움직이지 않기 때문에 마이크로파가 통과하면서 음식 속 물 분자 등을 진동시켜 가열합니다.
문제는 금속의 모서리나 구겨진 은박지처럼 뾰족하거나 매우 좁은 부분입니다. 이런 곳에서는 전기장이 한곳에 집중되면서 주변 공기를 이온화할 정도로 강해질 수 있습니다. 그러면 공기를 통해 전기가 순간적으로 이동하는 방전이 발생하고, 이것이 우리가 보는 파란색 또는 노란색 불꽃인 스파크입니다.
특히 은박지는 얇고 구겨진 부분이나 뾰족한 모서리가 많기 때문에 전기장이 집중되기 쉽습니다. 금속 그릇처럼 매끄럽고 큰 금속도 마이크로파를 강하게 반사하지만, 형태나 전자레인지 구조에 따라 전기장이 집중되면 아크가 발생할 수 있습니다.
결국 마이크로파 → 금속의 자유전자 움직임 → 전자기파 반사 + 표면 전류 발생 → 뾰족한 부분에 전기장 집중 → 공기 방전 → 스파크라는 과정입니다.
그래서 금속 자체가 마이크로파와 만나 무조건 불꽃을 만드는 것은 아니지만, 금속의 모양과 위치에 따라 강한 전기장이 만들어지면 스파크가 발생하는 것입니다.
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.
전자레인지에 금속을 넣으면 전자기파가 금속을 만나서 강한 전기를 만들어냅니다. 왜냐하면 전자레인지에 마이크로파는 유리나 도자기나 통과합니다. 그런데 금속에서는 튕겨 나오죠. 이때 금속 표면에 있는 전자들이 한 곳으로 막 쏠립니다. 금속이 뾰족한 곳이 있거나 각이 지은 곳이 있으면 그곳으로 많이 쏠립니다. 그래서 금속 겉면에 순간적으로 엄청나게 높은 전압이 걸려 버리죠.
그래서 전자가 뾰족한 구석으로 쏠려서 공기 중으로 튀면서 스파크가 발생하는 겁니다. 은박지 모서리나 틈새에 전자가 몰리면 순간적으로 불꽃이 번쩍입니다. 거기다가 이 불꽃이 기름이나 종이에 붙으면 큰 화재로 이어질 수가 있는 거죠. 그러니까 전자레인지를 쓰실 때는 절대로 은박지나 금속 용기를 넣으시면 안 되는 게 중요한 겁니다.
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
전자레인지는 2.45GHz, 파장 약 12cm인 마이크로파를 쏘아요. 유리나 도자기는 전자가 원자에 단단히 묶여 있어서 마이크로파가 거의 그대로 통과하고, 그 안의 음식 속 물 분자만 흔들려 데워져요.
금속 안에는 자유롭게 움직이는 전자가 가득해서, 마이크로파의 전기장이 1초에 24억 번 방향을 바꿀 때마다 전자들이 표면을 따라 몰려다니며 큰 전류가 흘러요. 평평하고 두꺼운 면에서는 이 전하가 고르게 퍼져서 대부분 반사만 일어나요.
그런데 구겨진 은박지 주름이나 포크 끝, 그릇 테두리의 금박처럼 뾰족한 곳에는 전하가 몰려 전기장이 아주 강해지고, 공기가 견딜 수 있는 한계인 1cm당 약 3만 볼트를 넘으면 공기 분자의 전자가 떨어져 나가 플라스마가 되며 불꽃이 튀어요. 얇은 은박지는 전류에 비해 단면이 작아 달아오르며 불이 붙기도 해요.
전자레인지 안쪽 벽도 금속이지만 매끈하게 접지돼 있어 스파크가 생기지 않아요. 금속 그릇은 불꽃이 없더라도 음식이 안 데워지고, 반사된 에너지가 마그네트론으로 돌아가 고장을 일으킬 수 있어요 :)
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
전자레인지 내부에서 발생하는 마이크로파는 약 2.45GHz의 진동수를 가진 전자기파로 유리가 도자기 같은 물질은 그대로 통과하고 물 분자는 진동시켜 음식을 데우지만 금속 물질을 만나면 내부로 들어가지 못하고 표면에서 강하게 반사되는 특성을 가집니다 이때 금속 표면에 존재하는 자유 전자들이 마이크로파의 강한 전기장에 반응하여 일제히 격렬하게 이동하면서 유도 전류가 흐르게 됩니다 매끄러운 금속 평면에서는 전자가 비교적 고르게 분산되지만 은박지의 뾰족한 구김이나 금속 용기의 날카로운 모서리 포크 끝부분 같은 곳으로 자유 전자가 과도하게 밀집하면서 매우 높은 전압이 형성됩니다. 결과적으로 공기의 절연 파괴 전압을 넘어서는 전위차가 발생하여 밀집된 전자가 공기 중으로 한 번에 방전되며 눈으로 보이는 강한 불꽃을 일으키게 됩니다 이 과정에서 발생하는 불꽃은 마이크로파 발사 장치로 역반사되어 기기를 고장 내거나 내부 음식물 및 용기에 불을 붙여 화재 사고로 이어질 수 있으므로 각별한 주의가 필요합니다
안녕하세요. 강세훈 전문가입니다.
금속은 마이크로파를 반사하고 그 과정에서 금속 표면에 전자가 몰리면서 전기장이 강하게 집중됩니다.
이 전기장이 공기를 뚫을 정도로 세지면 스파크가 튀는 것입니다 .특히 금속이 얇거나 뾰족하거나 서로 가까우면 더 잘생깁니다.